К п. н. Орловский А. Я

Вид материала

Реферат

Содержание Исторические предпосылки изобретения Беспроводной телеграф маркони и попова в истории мировой цивилизации Азбука морзе

Подобный материал:

• На главную министерство общего и профессионального образования российской федерации, 1520.3kb.
• «утверждаю» Ректор фгбоу впо орловский государственный институт экономики и торговли, 295.32kb.
• «утверждаю» Ректор фгбоу впо орловский государственный институт экономики и торговли, 210.5kb.
• «Утверждаю» Ректор фгбоу впо орловский государственный институт экономики и торговли, 304.87kb.
• Научный к п. н. Орловский, 240.77kb.
• Внешнеполитическая доктрина конституционно-демократической партии, 666.07kb.
• Администрация орловского района ростовской области постановление 28. 10. 2011 №787, 59.59kb.
• Проверка показаний на месте как средство познания обстоятельств совершенного преступления, 292.66kb.
• Фразеологические единицы как элемент идиостиля б. Зайцева (на материале романов), 410.96kb.
• Орловский областной совет народных депутатов постановление, 158.81kb.

ГОУ Гимназия №1505

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»


Беспроводной телеграф: особенности научного открытия


Автор:

Ученица 10 «Б» класса

Прокушина Ксения

Научный руководитель:

к.п.н. Орловский А. Я.


Москва, 2009


СОДЕРЖАНИЕ


Введение……………………………………………………………………3

Глава I. Исторические предпосылки изобретения беспроводного телеграфа………………………………………………………..…………5

Глава II. Роль беспроводного телеграфа Маркони и Попова в истории мировой цивилизации….........................................................................9

Заключение………………………………………………………………..16

Список использованной литературы……………………………………18

Приложения………………………………………………………............19


ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на то, что cо времени изобретения беспроводной телефонной связи минуло целых 113 лет - c 1869 года, сегодня эта тема современна как никогда. Развитие и совершенствование коммуникативных связей едва ли не самая важная потребность человечества. В наше время беспроводные радио- и телесистемы продолжают интенсивно развиваться. Линии мобильной связи невидимой паутиной опутали весь земной шар, протянулись в бесконечность космоса. С помощью этого технического достижения мы смотрим телевизионные программы, связываемся по телефону с любой точкой земного шара и даже ищем контакты с внеземной цивилизацией. Достижения человеческого разума имеют невиданный размах, и каждый день приносит что-то новое.

Исследование этой темы предполагает несколько аспектов: познавательный и научный, исторический и правовой, психологический и нравственный.

Интригующая притягательность этой темы заключается в том, что историки до сих пор не могут прийти к единому мнению в отношении автора этого удивительного изобретения, называя в этом качестве и Гульельмо Маркони, и Александра Степановича Попова. Кроме того, представляет интерес, каким образом, находясь в разных странах, два человека – русский и итальянец – практически одновременно смогли совершить великое открытие, которое оказало огромное влияние на развитие прогресса во всем мире. Важно понять и то, что именно является предпосылкой, толчком к открытию: потребность в этом общества, уровень развития науки и техники или сама творческая мысль изобретателя.

Иными словами, передо мной стоит несколько задач, а именно: выявить исторические предпосылки изобретения беспроводного телеграфа, охарактеризовать принцип действия беспроводной связи, описать значение научного открытия беспроводного телеграфа и определить личные заслуги Гульельмо Маркони и Александра Степановича Попова в научном открытии.

В ходе работы над темой необходимо было изучить и представить обширный фактический материал. Анализ полученной информации, сопоставление фактов, мнений специалистов и результатов современных исследований позволил проследить путь от возникновения идеи до самого открытия, изучить предпосылки к творческому озарению автора изобретения и сделать собственные предположения об авторском праве на изобретение беспроводного телеграфа.

Чтобы ближе изучить тему и достичь своей главной цели – раскрыть особенности величайшего научного открытия и показать его значение для развития цивилизации – мне потребовалось углубить и расширить свои знания в области физики, изучить обширный исторический и биографический материал, сопоставить различные точки зрения исследователей, ученых и историков по этой теме. Важную роль в моей работе заняло исследование человеческих и профессиональных качеств ученого-первооткрывателя, исторических и эволюционных предпосылок создания беспроводного телеграфа, а также природы радиосигнала и его использования в современном мире.

В ходе работы я исследовала различные источники информации: книги по истории науки и техники, энциклопедические издания, статьи, опубликованные в научно-популярных журналах, интернет-сайты и обширный иллюстративный материал. По мере погружения в тему мне удалось обнаружить большое количество интересных и интригующих фактов этой почти детективной истории: ведь уже более ста лет не только ученые, но и целые государства ведут споры о том, кого следует признать изобретателем беспроводного телеграфа – Маркони или Попова. Факты из различных изученных мною источников свидетельствуют в пользу обоих ученых. Я попытаюсь систематизировать их и сделать собственные выводы.


Глава I

ИСТОРИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БЕСПРОВОДНОГО ТЕЛЕГРАФА


С давних времен люди задумывались о способах передачи сообщений на расстояния. Для этой цели применялись сначала дымовые, световые и звуковые, а позднее, с развитием науки и техники, еще и магнитные и электрические сигналы.

Так, коренные жители Африки и Америки обменивались сообщениями с помощью тамтамов. В Китае для этой цели использовали похожие на большую тыкву гонги. В период военной угрозы во многих племенах воины-постовые, стоя на возвышенных местах, с помощью зажженных факелов передавали сигналы тревоги. Известно, что посредством костров в 1250 году предводитель греческого войска Агамемнон передал сообщение о падении Трои.

Постепенно создавались новые формы сигнальной связи. Оригинальное изобретение – семафор – предложил в 1792 году французский механик, изобретатель Клод Шапп (1763 – 1805)¹. Первая линия этого так называемого оптического телеграфа (для пользования им необходимы были оптические приборы) длиной 225 км была проложена в 1794 году между Парижем и Лиллем и представляла собой 22 станции – башни, расположенные в зоне видимости и оснащенные шестами с подвижными планками. С помощью этих нехитрых приспособлений сигнальщики выставляли отдельные буквы, знаки и слова, наблюдаемые в подзорные трубы с соседней башни. Передача сообщения занимала от двух до десяти минут. Семафор Шаппа благодаря простоте использования стал очень популярен и быстро получил широкое распространение. Одной из разновидностей этого изобретения была флажковая сигнальная система, которой пользовались военные моряки для связи между кораблями.

Оптическая телеграфия применялась вплоть до XIX века, но к тому времени вопрос её принципиального совершенствования встал уже достаточно остро. Главным недостатком оптической сигнальной связи была зависимость от погодных условий. Стремление увеличить быстроту передачи информации на большие расстояния и сделать её более надёжной привело к созданию первых электрических телеграфов.

Одним из первых изобретателей телеграфа стал немецкий ученый Самуэль Томас фон Земмеринг (1755–1828) ². В 1809 году он, используя батарею Александро Вольта (1745 – 1827), так называемый Вольтов столб - первый источник постоянного тока, состоявший из 20 пар кружочков из двух различных металлов, разделённых смоченными солёной водой или раствором щёлочи прослойками ткани или бумаги, разработал первый вариант электрической телеграфной системы. Телеграфная система Земмеринга посылала сигналы, показываемые на приемном конце путем появления водородных пузырьков, выделяемых на золотом электроде в растворе кислоты. Эта «коммуникативная система» вошла в историю как химический, или пузырьковый телеграф, в котором каждой букве алфавита соответствовал свой электрический провод, подключённый к наполненному водой стеклянному сосуду. При прохождении тока по проводу в том или ином сосуде выделялись пузырьки водорода, соответствующие определенной букве. Этот метод был замечательным достижением своего времени. Он привлёк к себе внимание многих исследователей, но само устройство было громоздким, малочувствительным, и в таком виде его практическое использование было малоперспективным. Однако сама идея была гениальной, и ее активно подхватили многие ученые.

1825 году российский ученый Павел Львович Шиллинг³ впервые использовал открытое им новое свойство электрического тока (ток, проходящий по проводнику, может вызывать отклонения магнитной стрелки, расположенной вблизи него) и внес свой вклад в историю развития телеграфа. Он сконструировал магнитный телеграф, в котором буквы обозначались положением стрелки-указателя, передвигающейся по белому и чёрному делениям специальной карты-азбуки, а передача телеграфных сообщений производилась алфавитным кодом, составленным Шиллингом. Тот же принцип лёг впоследствии в основу знаменитого кода Морзе. Буква «А», например, обозначалась положением указателя на чёрном, а затем на белом сегментах карты, «С» - на чёрном, белом, белом и т. д.

Через несколько лет дело Шиллинга продолжили английские изобретатели Кук⁴ и Уитстон⁵. В 1837 году они создали телеграф, в котором электрический ток по проводам посылался на приемник. Сигналы приводили в действие стрелки на приемнике, которые указывали на разные буквы, и таким образом передавались сообщения.

В 1843 году американский художник Сэмюэл Морзе⁶ изобрел новый телеграфный код, усовершенствовав код Кука и Уитстона. Он разработал для каждой буквы знаки из точек и тире. При передаче сообщения долгие сигналы соответствовали тире, а короткие – точкам. Код Морзе используется и в наши дни. В 1858 году Уитстон создал систему, в которой оператор с помощью кода Морзе набивал сообщения на длинной бумажной ленте, поступавшей в телеграфный аппарат. На другом конце провода самописец набивал принятое сообщение на другую бумажную ленту.

Впоследствии самописец заменили сигнализатором, преобразовывавшем точки и тире в долгие и краткие звуки. Операторы слушали сообщения, записывали их и затем расшифровывали.

В электрическом телеграфе носителем сигнала является электрический ток. В радиотелеграфе в качестве этого носителя выступают электромагнитные волны, которые распространяются в пространстве с огромной скоростью и не требуют для себя никаких проводов. Открытие электрического тока и открытие электромагнитных волн отделяют друг от друга ровно сто лет, и на этом примере можно видеть, какого прогресса достигла за этот век физика. Если электрический ток был обнаружен Гальвани⁷ совершенно случайно, то электромагнитные волны впервые проявили себя в результате целенаправленного эксперимента Герца⁸, который работал совершенно целенаправленно, решая конкретную задачу.

Гипотезу, объясняющую электрические явления, выдвинул в 1864 году известный физик Максвелл⁹. Он предположил, что электрическое поле возникает под влиянием изменяющегося магнитного поля. Затем ученый пошел дальше и стал утверждать, что два этих поля теснейшим образом связаны между собой, что любое изменяющееся магнитное поле порождает электрическое, а любое изменяющееся электрическое поле порождает магнитное и что они вообще не могут существовать друг без друга, представляя собой единое электромагнитное поле. Электромагнитная волна, бегущая по всем направлениям от колеблющегося заряда, может распространяться и в воздухе, и в воде, проходить сквозь дерево, стекло, человеческую плоть.

При жизни Максвелла его теория не получила экспериментального подтверждения, но многие ученые разделяли его взгляды и искали способ, который помог бы обнаружить электромагнитные волны. Опыты в этом направлении стали исходной точкой для развития радиотехники.

Только в 1886 году немецкий физик Герц провел эксперимент, подтверждавший теорию Максвелла. Для возбуждения электромагнитных волн Герц применил прибор, названный им вибратором, а для обнаружения – другой прибор, резонатор.

Герц был первым человеком, который сознательно управлял электромагнитными волнами, но он никогда не ставил перед собой задачи создать устройство, позволявшее наладить беспроводную радиосвязь. Тем не менее эксперименты Герца, описание которых появилось в 1888 году, заинтересовали физиков всего мира. Многие ученые стали искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн. Резонатор Герца был прибором очень малой чувствительности и поэтому мог улавливать испускаемые вибратором электромагнитные волны лишь в пределах комнаты. Сначала Герцу удалось осуществить передачу на расстояние 5, а потом – 18 метров.

В 1891 году французский физик Эдуард Бранли¹⁰ установил, что металлические опилки, помещенные в стеклянную трубочку, при пропускании через них электрического тока не всегда обнаруживают одинаковое сопротивление. При возникновении вблизи трубочки электромагнитных волн, например, от искры, полученной посредством катушки Румкорфа¹¹, сопротивление опилок быстро падало и восстанавливалось лишь после их легкого встряхивания. Бранли предположил, что это их свойство можно использовать для обнаружения электромагнитных волн.

В 1894 году английский физик Лодж¹² впервые использовал трубку Бранли, которую он назвал когерером (от латинского coheare – сцепляться, связываться) для того, чтобы регистрировать прохождение электромагнитных волн. Это позволило увеличить дальность приема сигнала до нескольких десятков метров.

Таким образом, в результате теоретических предположений, подтвержденных практическими опытами ученых разных стран, научная мысль, отвечая на потребности общества, в конце XIX века вплотную подошла к открытию беспроводной телеграфной связи. Десятки исследователей, используя опыт и достижения коллег, шли дальше в своих изысканиях и каждый из них внес свой вклад в важнейшее открытие, оказавшее огромное влияние на развитие цивилизации.

В историю беспроводной связи вписали свои страницы Эдисон и Белл, Морзе и Реги, Крукс и Тесла, Бранли и Лодж, Шапп и Земмеринг, Вольта и Шиллинг, Кук и Уитстон, Гальвани и Максвелл, Герц и Фарадей и многие другие ученые.